鋰-空氣電池因為其理論比能量密度高,被認為是極具應(yīng)用前景的動力電池。但是緩慢的氧氣還原反應(yīng)（ORR）和氧氣析出反應(yīng)（OER）導(dǎo)致高過電壓,從而阻礙了其發(fā)展和應(yīng)用。發(fā)展ORR/OER雙功能催化劑是提高的鋰-空氣電池性能的有效途徑。有機生物廢棄物的再利用,特別是在能源材料領(lǐng)域的應(yīng)用,不僅可以減少對自然環(huán)境的破壞,而且能促進能源的可持續(xù)發(fā)展。本文主要以有機生物廢棄物為前驅(qū)體,經(jīng)過簡單步驟,得到一系列新型碳材料,并研究了它們的ORR/OER催化性能。以棉布為原料,采用浸漬和熱解等方法合成了 Co摻雜的Co-C和Co-N/C系列碳材料催化劑。這些催化劑是具有面心立方形金屬鈷和六角密堆積型金屬鈷的復(fù)合材料。在0.1MKOH電解液中,這些催化劑都表現(xiàn)出較好的ORR和OER催化活性。其中Co（1）-700-urea（7%）表現(xiàn)出最好的ORR 性能,半波電勢為-0.166V（vs.Ag/AgCl）。而 Co（1）-700-urea（10%）表現(xiàn)出最佳的OER性能,在10mAcn-2處的電勢為0.784V。金屬鈷元素和氮元素雙摻雜提高了多孔碳材料的ORR和OER電催化活性。以大豆蛋白為原料,采用浸漬法和水... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２鋰空氣電池的四種類型（均以鋰金屬作為負極）：（ａ）有機系；（ｂ）水?

１９９６年，Ａｂｒａｈａｍ與Ｊｉａｎｇ第一次研究了電解質(zhì)為非水系的鋰－空氣電池。隨后，??在２００３年，Ｒｅａｄ研究發(fā)現(xiàn)，非水系鋰－空氣電池放電時空氣電極上會生成Ｌｉ２０［２ｌ］。??非水系鋰－空氣電池結(jié)構(gòu)如圖１－４所示，其可能的充放電機理如下：??負極：Ｌｉ〇Ｌｉ＋＋ｅ－?式（１－４）??正極：Ｌｉ＋＋ｌ／２０２＋ｅＶ＾ｌ／２Ｌｉ２０２?式（１－５）??Ｌｉ＋＋ｅ＇＋ｌ／４０２＾ｌ／２Ｌｉ２０?式（１?－６）??由于放電反應(yīng)的產(chǎn)物不溶于有機的電解液，會沉積到正極的表面，從而阻塞表面??孔道，導(dǎo)致放電停止［２２］。也有些研究者認為非水系鋰空氣電池的放電反應(yīng)產(chǎn)物為ｕ２ｏ２，??且發(fā)生的是可逆反應(yīng)，充電時分解為Ｌｉ和０２。目前研究比較多的非水系鋰空氣電池??通常包含以下結(jié)構(gòu)：負極金屬鋰，有機電解液（溶有鋰鹽）和負載催化劑的空氣電極??［２３］。放電時，在多孔催化劑的表面，被還原的０２與電解液中的Ｌｉ＋結(jié)合，生成Ｌｉ２０２??和Ｌｉ２０，而在電解液中，負極的金屬鋰被氧化，生成Ｌｉ＋；充電時，放電生成的鋰的??氧化物分解，生成金屬鋰。鋰空氣電池的充電和放電之間的電勢差是過電勢。充電和??４??

????ｍ??圖１－３水系鋰－空氣電池［１５］??Ｆｉｇ．?１－３?Ａｑｕｅｏｕｓ?ｌｉｔｈｉｕｍ－ａｉｒ?ｂａｔｔｅｒｙ??１９９６年，Ａｂｒａｈａｍ與Ｊｉａｎｇ第一次研究了電解質(zhì)為非水系的鋰－空氣電池。隨后，??在２００３年，Ｒｅａｄ研究發(fā)現(xiàn)，非水系鋰－空氣電池放電時空氣電極上會生成Ｌｉ２０［２ｌ］。??非水系鋰－空氣電池結(jié)構(gòu)如圖１－４所示，其可能的充放電機理如下：??負極：Ｌｉ〇Ｌｉ＋＋ｅ－?式（１－４）??正極：Ｌｉ＋＋ｌ／２０２＋ｅＶ＾ｌ／２Ｌｉ２０２?式（１－５）??Ｌｉ＋＋ｅ＇＋ｌ／４０２＾ｌ／２Ｌｉ２０?式（１?－６）??由于放電反應(yīng)的產(chǎn)物不溶于有機的電解液，會沉積到正極的表面，從而阻塞表面??孔道，導(dǎo)致放電停止［２２］。也有些研究者認為非水系鋰空氣電池的放電反應(yīng)產(chǎn)物為ｕ２ｏ２，??且發(fā)生的是可逆反應(yīng)，充電時分解為Ｌｉ和０２。目前研究比較多的非水系鋰空氣電池??通常包含以下結(jié)構(gòu)：負極金屬鋰，有機電解液（溶有鋰鹽）和負載催化劑的空氣電極??［２３］。放電時

【參考文獻】：
期刊論文
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[5]鎂空氣電池空氣陰極研究進展[J]. 高婧,吳曉梅,鄒建新,曾小勤,丁文江.  電源技術(shù). 2016(05)
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博士論文
[1]鋰/空氣電池高性能陰極催化劑的制備及其研究[D]. 曾曉苑.華南理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]廢舊棉織物制備多孔碳材料及其對染料的吸附動力學(xué)研究[D]. 許巧麗.太原理工大學(xué) 2015
[2]催化劑對廢舊棉織物碳化的影響及機理研究[D]. 朱秋榮.太原理工大學(xué) 2015



本文編號：2934163